德KTR聯(lián)軸器的應(yīng)力分布情況及改進方法
    德KTR聯(lián)軸器是一種以金屬撓性元件來傳遞轉(zhuǎn)矩而無需潤滑的傳動裝置，廣泛應(yīng)用于德KTR聯(lián)軸器撓性元件是由一定數(shù)量的薄金屬膜片0.2mm~0.6mm疊合而成的膜片組。工作時轉(zhuǎn)矩從主動法蘭盤輸入，經(jīng)過沿圓周間隔布置的主動傳扭精密螺栓將轉(zhuǎn)矩傳輸金屬膜片，再由膜片通過從動精密螺栓傳從動法蘭盤輸出。它通過強度合金膜片組產(chǎn)生彈性變形來實現(xiàn)聯(lián)軸器的撓性傳動，利用膜片的柔性來吸收輸入輸出軸間的相對位移，從而補償傳動軸系各個連接部分由于各種因素引起的殘余不對中。
    德KTR聯(lián)軸器能夠補償?shù)牟粚χ行问桨ㄈ缦?種基本類型：角向(兩軸線成一定角度交于兩軸端之間的中點)、橫向(兩軸線平行偏移)和軸向(兩軸軸向間隙過大)。旋轉(zhuǎn)軸系運行時出現(xiàn)的實際偏移往往是以上任意2種不對中的組合或者同時兼有3種不對中形式，因此膜片聯(lián)軸器實際工作時的載荷及變形比較復(fù)雜。
    膜片作為膜片聯(lián)軸器的關(guān)鍵彈性元件，工作時承受的主要負荷。
    當?shù)翶TR聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)時，其角向偏移將產(chǎn)生交變應(yīng)力，每旋轉(zhuǎn)一周循環(huán)交變一。膜片動應(yīng)力將導致膜片和螺栓的疲勞破壞，因而準確地計算動靜復(fù)合應(yīng)力，是預(yù)測膜片聯(lián)軸器壽命、膜片式聯(lián)軸器可靠工作的關(guān)鍵。
    已有的相關(guān)研究多限于分析膜片在單獨承受某一種載荷時的應(yīng)力分布情況，而對于膜片實際承受復(fù)雜載荷時的動靜復(fù)合應(yīng)力較少涉及。
    相鄰兩螺栓孔之間的膜片段可等效為懸臂梁，并利用材料力學的方法推導出連桿型膜片聯(lián)軸器在單獨承受轉(zhuǎn)矩、離心載荷、軸向偏移以及角向偏移時膜片內(nèi)部應(yīng)力的計算公式，同時提出了一種計算膜片扭轉(zhuǎn)剛度的方法，是運用經(jīng)驗公式來分析膜片應(yīng)力和剛度的典型方法，但是其大的不足是無法考慮螺栓孔周圍區(qū)域應(yīng)力集中效應(yīng)的影響，導致計算應(yīng)力與實際應(yīng)力有較大的差距。
    比較典型的運用有限元法和薄板彎曲理論對膜片應(yīng)力和疲勞壽命開展的研究。其共同點是分析膜片在各種單獨工況下的應(yīng)力，將3種靜態(tài)應(yīng)力(軸向彎曲應(yīng)力、膜片應(yīng)力、離心應(yīng)力)的組合應(yīng)力作為膜片的平均應(yīng)力，將旋轉(zhuǎn)時角向偏移引起的應(yīng)力作為交變應(yīng)力幅，應(yīng)用靜力學分析分別求得平均應(yīng)力和交變應(yīng)力幅，然后基于此結(jié)果進行疲勞分析。
    德KTR聯(lián)軸器然而上述研究方法有兩點需要改進：
    1)一般說來，靜態(tài)組合應(yīng)力的分布和角向彎曲應(yīng)力的分布是不同的。兩種情況下大應(yīng)力點分布的區(qū)域嚴格說來并不重合。
    2)旋轉(zhuǎn)除了產(chǎn)生離心力，還會產(chǎn)生慣性力。將大角向偏移產(chǎn)生的應(yīng)力作為交變應(yīng)力幅實際上是忽略了慣性力的影響。
    我們針對這兩點展開研究，以工程應(yīng)用中常見的束腰型彈性膜片聯(lián)軸器為例，利用有限元軟件ANSYS建模，將瞬態(tài)動力學分析方法引入膜片聯(lián)軸器的應(yīng)力分析。瞬態(tài)動力學方法是用于確定承受任意隨時間變化載荷的結(jié)構(gòu)的動力學響應(yīng)的一種方法，可分析確定結(jié)構(gòu)在靜載荷、瞬態(tài)載荷和簡諧載荷的任意組合作用下隨時間變化的位移、應(yīng)變、應(yīng)力及力。
    德KTR聯(lián)軸器是用來聯(lián)接兩軸使其一同旋轉(zhuǎn)，以傳遞扭矩和運動的一種機械傳動裝置，在民經(jīng)濟各域有著廣泛的應(yīng)用。由于被聯(lián)接的兩軸不可能*對中，而出現(xiàn)不對中是由于機組的制造誤差、安裝誤差、承載后的變形以及溫度的變化等因素引起的。所以就要求聯(lián)軸器不僅能傳遞扭矩和運動，而且能吸收兩軸的不對中，且對機組的附加影響應(yīng)盡量小。聯(lián)軸器的發(fā)展和演變始終圍繞著這個目標進行。
    德KTR聯(lián)軸器的形式很多，根據(jù)功能和原理的不同分為3類：普通聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器、特殊聯(lián)軸器。安全聯(lián)軸器是在普通聯(lián)軸器基礎(chǔ)上增加安全機構(gòu)，一旦扭矩過載，可以使傳動中斷或限制扭矩的傳遞，從而保護機器的重要部件不受損壞。特殊聯(lián)軸器是指用非機械方式聯(lián)接的聯(lián)軸器，如液力傳動、氣壓傳動或磁力傳動的聯(lián)軸器。
    德KTR聯(lián)軸器應(yīng)用為廣泛。它又分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩種。剛性聯(lián)軸器分為剛性固定式聯(lián)軸器和剛性可移式聯(lián)軸器。剛性固定式聯(lián)軸器要求被連接的兩軸對中十分，且這種對中在工作中不會變化。因此，這類聯(lián)軸器雖然結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但使用要求過于苛刻，因此很少使用。但是，在某些場合必須用剛性固定式聯(lián)軸器，比如需要通過星形彈性聯(lián)軸器傳遞軸向力的場合，或者某些重載機組用其它聯(lián)軸器不能滿足傳扭要求時。剛性可移式聯(lián)軸器其中的元件間可以相對移動，靠相對可移性這一點來補償軸線的相對位移，因此容許兩軸軸線之間有不大的軸向位移、徑向位移和角向位移。人們十分熟悉和廣泛使用的齒式聯(lián)軸器就屬于這一類，曾經(jīng)是速大功率聯(lián)軸器的選擇。這類德KTR聯(lián)軸器由于存在元件之間的相對移動，所以必須提供潤滑，而且它的補償能力受可移原件的相對滑動速度和潤滑條件的制約。如齒式聯(lián)軸器齒面的相對滑動速度應(yīng)不大于0.12m/s所以在速重載時，這種聯(lián)軸器的角向補償能力很小。為了提這一補償能力，齒式聯(lián)軸器常常做成鼓形齒，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且一旦潤滑上出了問題將大大降低其使用效果和壽命，這就促使了干式聯(lián)軸器的發(fā)展和使用。